甘蔗黑穗病可造成甘蔗大幅减产与蔗糖含量显著下降,是威胁全球蔗糖产业的重大真菌病害。传统检测方法依赖实验室仪器、周期长、成本高,难以实现田间早期快速诊断;现有自供能生物传感器则存在酶稳定性差、单信号易误判、灵敏度不足等瓶颈,无法满足复杂田间环境下的精准检测需求。
纳米酶与天然酶的杂化催化体系、可编程DNA纳米技术为突破上述困境提供了创新路径。Ni掺杂ZIF-67兼具高比表面积与类过氧化物酶活性,可显著提升葡萄糖氧化酶负载与电子传递效率,并原位分解副产物防止电极污染;而CHA-HCR级联核酸扩增能将痕量靶标DNA转化为稳定的六边形DNA纳米网,实现高效信号富集,但将二者结合构建双信号输出自供电传感平台的研究仍鲜有报道。
近日,黄克靖团队开发了基于纳米酶-天然酶杂化催化与双信号输出的自供能生物传感平台,用于甘蔗黑穗病菌超灵敏现场检测。该平台以Au/Ni‑ZIF-67@GOD为生物阳极,实现级联催化与稳定自供电;靶标基因bE4’触发CHA形成四足DNAzyme,进而驱动HCR自组装六边形DNA纳米网,富集亚甲基蓝实现电化学+比色双模式检测。双信号相互验证,有效降低误判率。
该传感器电化学检测限低至29.5 aM,比色检测限达49.5 aM,线性范围跨越 0.1 fM-10 nM,在真实甘蔗样本中检测准确率达97.8%,特异性、稳定性与重现性优异。该便携式双信号平台为甘蔗黑穗病早期田间诊断提供了高可靠新工具,也为植物病原菌多模式精准检测开辟了新思路。